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中国新一代运载火箭

(2020-03-24 21:21:45) 百科综合
中国新一代运载火箭

中国新一代运载火箭

中国新一代运载火箭(英文:New Generation Launch Vehicle),是中华人民共和国为了替换老旧的的长征二号、长征三号和长征四号并提升航天运载能力而于2006年开始研製的火箭系列。

中国新一代运载火箭由芯级直径5米的长征五号系列大型运载火箭、芯级直径3.35米长征七号系列中型运载火箭和长征六号小型运载火箭组成。新一代运载火箭使用YF-100、YF-77、YF-75D、YF-115作为主要动力,採用无毒无污染的液氧、液氢、煤油作为主要推进剂,运载能力将覆盖近地轨道1.5-25吨,地球同步轨道1.5-14吨。

基本介绍

  • 中文名:中国新一代运载火箭
  • 外文名:New Generation Launch Vehicle
  • 所属国家:中华人民共和国
  • 状态:研製中
  • LEO运载能力:1.5-25吨
  • GTO运载能力:1.5-14

背景

90年代,中国运载火箭技术迅速发展,但随后与世界先进水平拉开差距。中国在1990年以惊人的速度完成了长征二号捆运载火箭研製,近地轨道(Low Earth Orbit,LEO)运载能力由3.7吨提升到了9.5吨;1994年和1996年分别完成了长征三号甲和长征三号乙运载火箭,地球同步转移轨道(Geostationary Transfer Orbit,GTO)运载能力由1.5吨提升至5.1吨;1999年完成了长征二号F,火箭可靠性达到载人级别。其中,长征三号乙一度成为亚洲最大的运载火箭,被认为和当时广受好评的欧洲阿丽亚娜四号不相上下。但与此同时,中国基于YF-20发动机以及肼类燃料的长征系列火箭的运载能力也达到了极限。1996年,随着后来获得巨大成功的欧洲阿丽亚娜五号的首飞,一系列近地轨道运载能力大约20吨的新型大型火箭在世界航天强国相继出现,其中包括美国的德尔塔四号系列、宇宙神五号系列、俄罗斯的安加拉号系列和日本的H-IIA、H-IIB运载火箭,中国火箭在技术和运力上与世界的差距开始拉大。再加上印度火箭技术的快速发展,以至于中国航天工作者也认为“中国在世界航天领域第二梯队的优势地位已经丧失。”
90年代中国在国际商业发射市场获得一定份额,但随后遭受一系列重大打击。长征二号捆、长征三号系列运载能力与当时国际主要商业发射火箭相近,但拥有价格上的优势。从1990年第一颗商业卫星开始,到1998年,中国占据了世界商业发射市场的7%-9%。打击首先来自1992到1996年间中国接连数次严重的发射失败,在国内外引起重大影响。当1997年中国航天从质量问题中走出来时,商业发射市场已趋于饱和,长征火箭也优势不再。1999年《考克斯报告》出台之后美国实行了更严格的对华高科技出口禁运,禁止中国发射含有美国零部件的卫星,中国失去了许多商业卫星发射的可能。此后,中国商业发射主要是一些欧洲或本国通信卫星的发射和通信卫星对开发中国家的出口。
中国长征系列满足了中国在90年代和二十世纪初的发射需求,在国家重要航天工程中规划了较大太空飞行器。在这一时期,长征系列发射了大量的遥感卫星、科学实验卫星、返回式卫星、通信卫星以及军用卫星,构建了比较完善的卫星网路,使中国拥有200多颗在轨卫星,还完成了载人航天和月球无人探测等。但计画中2020左右中国需要完成的载人航天空间站建设、月球无人採样返回和大型通信卫星对本国火箭运载能力提出更高的要求。由于载人航天与探月工程在中国航天中十分重要的地位,该需求显得非常迫切。
此外,1999年后,中国火箭研製任务急剧减少,需要保证火箭研製队伍的稳定和发展也是关乎新型火箭研製的背景之一。

发展思路

新一代运载火箭的研製可以归纳为“一个系列、两种发动机、三个模组”的总体发展思路。运载火箭技术是航天发展的基础,“航天要发展,动力要先行”,所以新一代运载火箭基本上採用了全新的发动机。“两种发动机”指的是新一代运载火箭的主动力,新型的120吨级推力液氧煤油发动机YF-100和50吨级推力液氢液氧发动机YF-77。“三个模组”指的是使用氢氧推进剂的5米直径模组、使用液氧煤油推进剂的3.35模组和2.25米模组,其中5米模组採用2台YF-77发动机、3.35米模组採用2台YF-100发动机、2.25米模组採用1台YF-100发动机。
三种模组按照不同的方式组合起来,就形成了长征5号、长征6号和长征7号三种新一代运载火箭。其实航天业内在做顶层规划设计时,将长征6号和长征7号视为长征5号的亚型,即所谓的“一个系列”。这是因为长征5号用到了所有3种模组,3.35米和2.25米模组既用作长征5号的助推器,又用作长征6号、长征7号的芯级或助推器,长征6号和长征7号在技术上实则是长征5号的衍生品。

长征五号

新一代运载火箭中长征五号火箭芯级为5米直径火箭模组,使用2台YF-77氢氧发动机,加满推进剂后的质量约175吨。由于芯级本身的推力小于自重无法独立使用,因此长征5号所有型号必须捆绑4个助推器,而助推器有2种,包括採用1台YF-100发动机的2.25米模组和採用2台YF-100发动机的3.35米模组。长征5号在发射地球同步转移轨道卫星时,还需要採用二级半设计,增加了使用2台YF-75D发动机的上面级。
长征五号系列长征五号系列

长征七号

由于长征5号运载能力最小的构型,其运载能力也达到低地球轨道10吨的水平,对不少发射任务来说仍是极大的浪费,所以还需要推力较小的运载火箭,这就是长征7号。
合练中的长征七号合练中的长征七号
长征7号的芯级为3.35米模组,共有5种不同的构型。基本构型为二级设计,一、二级均是3.35米模组,一级採用2台YF-100发动机,二级採用2台YF-115发动机,低轨发射能力4.5吨。通过捆绑2个或4个2.25米模组助推器,长征七号就可以获得2种推力更大的构型,低轨发射能力分别为9吨和15吨。而在此基础上再增加第三级——採用2台YF-75D发动机的5米模组,又获得2种用于发射地球同步轨道卫星的构型,发射能力分别为3吨和6吨。
从发射能力来看,长征7号是现役长征2号、长征3号和长征4号系列火箭的替代者,可以用于发射现有的东方红4号通讯卫星、北斗二代导航卫星、神舟飞船和未来的货运飞船等。2010年长征七号火箭立项,2011年底已经通过初样阶段评审,全面进入初样研製阶段。

长征六号

长征6号火箭使用3.35米直径的第一级和2.25米直径的二、三级,其第一级仍然使用1台YF-100发动机,第二级使用1台YF-115发动机,第三级使用4台1000牛的过氧化氢/煤油发动机。长征6号的700千米高太阳同步轨道运载能力约为1吨,可以视为现有长征1号D的替代型号。另有报导称长征6号火箭还可能捆绑小型固体助推器以增强运载能力,从而填补长征六号基本型号与长征七号基本型号之间的运力空白。据中国航天报讯,2009年9月长征6号火箭立项,目前已转入初样研製阶段。
合练中的长征六号合练中的长征六号

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